《科学》:这块大脑“被忽视的部分” 其实真的很重要

时间:2021-06-18 11:14:47   热度:37.1℃   作者:网络

今日,《科学》杂志报道了一篇来自北卡罗来纳大学教堂山分校朱宏图教授团队的重要论文,并做专文评述介绍其意义。文章指出,这项研究“提供令人信服的证据”,证明了大脑白质的重要性。

我们的大脑根据颜色不同可以大致分为“灰质”和“白质”两部分。其中灰质是神经元和突触大量聚集的部位,神经生物学家们也因此将它作为过去几十年的研究重心,认为灰质对于大脑的高级功能至关重要。相比之下,大脑白质得到的关注则没有那么多。神经生物学家们甚至生造了一个词组“corticocentric myopia”,形容整个领域对这块的相对忽视。

但很多证据表明大脑白质其实也具有重要性。如果说灰质占据了大脑表面几毫米的厚度,那白质则占领了大脑的剩下部分。事实上,白质约占大脑体积的一半,里头遍布由髓鞘保护的轴突。这些轴突就像海底光缆一样,将不同的灰质部分连接在了一起,使得灰质能够行使认知和情感功能。

▲大脑灰质与人类的行为有关,而白质则将这些灰质部分连接了起来(图片来源:参考资料[2])

如果海底光缆不慎被挖断,我们使用互联网就会受到影响,大脑也是一样。正是因为大脑的各个部分都由白质连接,倘若白质的结构出现问题,就会影响到大脑功能,甚至引发疾病。过去的一些研究发现,大脑白质“微结构”的区别,可能与多动症、抑郁症、精神分裂症、以及阿尔茨海默病有关。

之前就有一些论文发现大脑白质的微结构可能与遗传有关。为了更好地理解遗传变异会如何影响白质的微结构,研究人员们使用全基因组关联分析(GWAS)的方法,对将近4.4万人的大脑扩散磁共振成像(dMRI)数据进行了探索。

在其中3.4万名英国后裔里,研究人员们重复发现了42个先前曾被报道,与白质微结构有关的遗传区域。此外,他们还找到了109个额外的全新遗传区域。总体来看,这151个遗传区域能够解释大脑白质微结构遗传性的32.3%。

后续对GWAS结果的生物功能性验证表明,这些遗传区域里含有影响“少突胶质细胞”基因调控的调控元件。而少突胶质细胞正是形成髓鞘的关键。这一发现也表明遗传变异可能是通过影响这些胶质细胞,来影响到大脑白质的微结构。

值得一提的是,这些找到的遗传变异也和许多疾病有关。比如先前人们分析胶质瘤的遗传风险时,找到了25个相关的遗传区域,其中11个也与大脑白质的微结构相关,表明胶质瘤和大脑白质完整性之间有着遗传关联。

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